天宮大戲:機械臂暢想②——“兜底”策略_風聞
黑夜黑眼黑洞-不借助镜子人能看到自己鼻子耳朵眼睛吗2021-06-21 20:30
底線思維,是一個好東西。凡事預則立,不預則廢。
自從天宮大戲開場,筆者就十二萬分關注其“機械臂”這場重頭戲,
這幾天看下來,關於空間站上的機械臂可不可以直接抓取飛船的問題,似乎已經沒有懸念了。飛船來到空間站,的確是可以不經過“交會對接”,直接由機械臂抓取,然後轉向、定位,或直接定位,然後是對接、鎖緊…
然而,對於天和核心艙上的機械臂來説,畢竟是我們的第一次,以前還不曾嘗試過,所以還是很期待!
就像許多航天人説的,一艘艘飛船,一枚枚火箭,就像自己的孩子。因為是“自己”的,所以在期待之外,或許還有一絲忐忑,或者説,更多了一份牽掛。
什麼時候開始第一次使用機械臂?什麼時候開始第一次抓取飛船?什麼時候第一次抓取問天實驗艙?
畫面會抖嗎?視頻會卡嗎?操作流暢嗎?有一鏡到底嗎?有4K高清嗎?有直播嗎?直播會是在半夜嗎?……
也許,畫面真的會抖,視頻真的會卡,4K——但不是官方的,直播——臨到場可能也會喊咔,但不管怎樣,網友的心情總也不會太差。如今,我們已經能夠以一種淡然的心態來接受自己的不足,以一種平視的眼光來接受同行的評判和對手的吐槽,……
估計咱們自己的機械臂“處子秀”還有幾天,閒着也是閒着,網上找幾張同款圖片打發時光。

IIS機械臂抓取龍飛船
相關視頻請戳:【空間站機械臂成功捕獲龍飛船】
怎麼樣?危險吧?的確有點危險。懸吧?真的有點懸。
我一直在想,如果突然一陣風吹過來,該怎麼是好?或者,飛船上哪位突然得知了他/她中大獎了,他夢想成真了,她愛豆翻牌了,孫子孫女會叫爺爺奶奶了,那股高興勁兒沒拿得住,突然就來一個空手翻筋斗,或是別的什麼特具有爆發力的動作,是不是都會影響了飛船的重力分佈,進而干擾到機械臂的穩定工作?
是啊,俗話説,不怕一萬,就怕萬一。一次兩次不出錯,百次千次不出錯,不等於永遠不出錯,萬一沒抓住怎麼辦?
好了,終於説到正題了。這就是本文一開始提到的底線思維。
“兜底”策略。“兜底”這個詞,很形象,懂中文,一看這幾個字,就能理解個八九不離十。
為了預防萬一,避免出現機械臂抓取失誤、飛船受(輕微)碰撞漂移的情況,(甚至包含抓住後又意外不慎掉落、丟失的情況),可以採取一種“兜底”策略。如圖:

在機械臂的遠端(抓取端)設置一個網兜,飛船靠泊時進入網兜,這樣相當於為抓取操作加了一道軟約束。就算一次抓取不成功,還可以再來一次。就算飛船出現了漂移,也不會太遠。
近地軌道基本處於零重力狀態,機械臂做長一些,多做幾個自由度,多來幾個分段,包括多加一段網兜啥的,在結構、材料、加工製造方面應該都不成問題;主要是操控軟件、算法邏輯上繁瑣一些,但也不是不可實現的。
有人會説:一般只有在建築工地上才會使用網兜。空間站,這麼高大上的地方,也使用網兜,太不自信了!太不倫不類了。
那又怎麼樣?別説空間站了,就説航空母艦吧!航空母艦也很高大上,航母上使用“阻攔索”,極端情況下還要採用“阻攔網”,來幫助無法正常着艦的戰機減速、降落。有圖為證:

航母上的阻攔網
視頻請戳:【[阻攔網幫助飛機降落航母[1957]](https://v.youku.com/v_show/id_XMzAxMDQ2NTEy.html)】
話説回來,關於機械臂+網兜的“兜底”策略,應該還只是筆者的臆想,目前還沒有見到真實案例。
之所以關注機械臂,關注用機械臂直接抓取前來“靠泊”的飛船或其他類型的人造天體或構件,為什麼?其實,答案是顯而易見的。空間大戲的舞台有兩塊,一塊在艙內,一塊在艙外。如果論體積,艙內的舞台只有110立方米,艙外的舞台則可以説是無限的。太空行走已經很讓人心潮澎湃了,如今再有了機械臂,真的是如虎添翼了。
前幾天拙文一篇【天宮大戲:機械臂暢想——好事要成雙】曾談到:希望有兩隻機械臂。這兩天,又狠狠的做了一把功課,得知我國的天和空間站上,真的有“一雙手”,即:有兩隻機械臂。果真如此,那也算是“心想事成”了。不過,目前天和上的兩隻機械臂是一大一小,……真相究竟如何,拭目以待。
本文主要討論機械臂的“兜底”策略。所謂“兜底”,往往是針對一些極端情況,某些極其苛刻的條件下可供選擇的對策。平心而論,這些極端情況的發生概率極低,所以,兜底策略也多半是備而不用的。